CN103975435A - 固态摄像装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种固态摄像装置，该固态摄像装置包括设置有有机膜的功能区域以及围绕该功能区域的防护环。

Description

固态摄像装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及使用有机膜作为光电转换膜的固态摄像装置以及制造这种固态摄像装置的方法。
背景技术
目前提出了如下固态摄像装置，该固态摄像装置在透明像素电极与透明对向电极之间布置有由有机膜构成的光电转换膜。在透明对向电极上，设置有由无机材料构成的保护层以用于阻隔水分、气体等(例如，参见日本未审查专利申请公开号2006-245045(专利文献1))。
引用文献列表
专利文献
专利文献1：日本未审查专利申请公开号2006-245045
发明内容
专利文献1中所描述的保护层能够抑制水分与气体(尤其是氧气)从固态摄像装置的上表面侵入。然而，在水分和气体从诸如在切割芯片时形成的端面以及暴露结合垫(bonding pad)的开口的侧面等横向侵入的情况下，难以通过使用专利文献1中所说明的保护层来预防这种侵入，并因此引起在由有机膜构成的光电转换膜的特性劣化的缺点。
因此，期望提供能够抑制水分与气体从诸如芯片的端面以及结合垫上的开口的侧面等横向侵入的固态摄像装置，以及制造这种固态摄像装置的方法。
根据本发明的实施例的固态摄像装置包括设置有有机膜的功能区域以及围绕该功能区域的防护环。
在根据本发明实施例的固态摄像装置中，具有有机膜的功能区域被防护环围绕。因此，通过防护环阻挡了可能从诸如芯片的端面以及结合垫上开口的侧面等横向侵入的水分和气体。
根据本发明的实施例的制造固态摄像装置的第一种方法包括下面的步骤(A)至(C)。
(A)在半导体基底的主表面侧上形成设置有有机膜的功能区域；以及
(B)通过在所述功能区域的周围层叠一层以上的金属层来形成围绕所述功能区域的防护环。
根据本发明的实施例的制造固态摄像装置的第二种方法包括下面的步骤(A)至(C)。
(A)在半导体基底的主表面侧上形成设置有有机膜的功能区域，并且在所述功能区域的周围形成绝缘膜；以及
(B)通过在所述绝缘膜上设置凹槽并在所述凹槽内部形成由金属膜或氮化硅膜构成的埋入层，来形成围绕所述功能区域的防护环。
根据本发明的实施例的制造固态摄像装置的第三种方法包括下面的步骤(A)和(B)。
(A)在半导体基底的主表面侧上形成设置有有机膜的功能区域，并且在所述功能区域周围形成绝缘膜；以及
(B)通过在所述绝缘膜上设置凹槽并在所述凹槽内部包覆钝化膜来形成围绕所述功能区域的防护环。
根据本发明的实施例的固态摄像装置，具有有机膜的功能区域被防护环围绕。因此，能够抑制水分与气体从诸如芯片的端面以及结合垫上开口的侧面等横向侵入。
根据本发明的实施例的制造固态摄像装置的第一种方法，通过在功能区域周围层叠一层以上的金属层来形成围绕功能区域的防护环。根据本发明的实施例的制造固态摄像装置的第二种方法，通过在功能区域周围的绝缘膜上设置凹槽并在凹槽内部形成由金属膜或氮化硅膜构成的埋入层来形成围绕功能区域的防护环。根据本发明的实施例的制造固态摄像装置的第三种方法，通过在功能区域周围的绝缘膜上设置凹槽并在凹槽内部包覆钝化膜来形成围绕功能区域的防护环。因此，能够容易地制造上述的根据本发明的实施例的固态摄像装置。
附图说明
图1是示出了根据本发明的第一实施例的固态摄像装置的构造的示意性平面图。
图2是图1所示的固态摄像装置的沿线II-II的剖面视图。
图3是示出根据本发明的第二实施例的固态摄像装置的构造的剖面视图。
图4是示出了根据本发明的第三实施例的固态摄像装置的构造的剖面视图。
图5是示出了根据本发明的第四实施例的固态摄像装置的构造的剖面视图。
图6是根据本发明的第五实施例的固态摄像装置的构造的剖面视图。
图7是示出了根据本发明的第六实施例的固态摄像装置的构造的剖面视图。
图8是示出了根据本发明的第七实施例的固态摄像装置的构造的剖面视图。
图9是示出了图2所示的固态摄像装置的变形例的剖面视图。
图10是示出了图1所示的固态摄像装置的另一变形例的示意性平面图。
具体实施方式
在下文中，参照附图来详细说明本发明的一些实施例。注意，以下面给出的顺序来提供说明。
1.第一实施例(将第一防护环设置在围绕功能区域并且不包括开口的区域处的示例，以及通过在功能区域周围层叠一层以上的金属层来形成防护环的示例)
2.第二实施例(通过在功能区域周围的绝缘膜上设置凹槽并在凹槽内形成由金属膜或氮化硅膜构成的埋入层来形成防护环的示例)
3.第三实施例(通过在功能区域周围的绝缘膜上设置凹槽并在凹槽内部包覆钝化膜来形成防护环的示例)
4.第四实施例(设置围绕开口的第二防护环以及沿芯片的外周的第三防护环的示例)
5.第五实施例(将所有的第一防护环、第二防护环以及第三防护环组合地使用的示例)
6.第六实施例(将第二防护环设置成跨越多个开口的示例)
7.第七实施例(下部透明电极与结合垫之间的连接构造的示例)
8.变形例
1.第一实施例
图1示出了根据本发明的第一实施例的芯片(即，固态摄像装置)的平面构造。图2示出了图1所示的固态摄像装置的沿II-II线的剖面构造。固态摄像装置1用于诸如照相机之类的电子设备，并且在矩形芯片10的中央具有执行光电转换的功能区域(光电转换区域)11。在功能区域11处，设置有作为光电转换膜的有机膜11A，并且多个像素布置成矩阵模式，其中每个像素由具有该有机膜11A的固态摄像元件构成。在功能区域11的周围的外围区域12中，以围绕功能区域11的方式布置有多个结合垫13。在这些结合垫13中的每者上设置有开口14。
有机膜11A由有机光电转换膜构成。执行绿色波长的光的光电转换的有机光电转换膜可由包括例如罗丹明类颜料(rhodamine-basedpigment)、部花青类颜料(melacyanine-based pigment)以及二羟基喹啉并吖啶(quinacridone)等的有机光电转换材料构成。执行红色波长的光的光电转换的有机光电转换膜可由包括例如酞化青染料类颜料(phthalocyanine-based pigment)的有机光电转换材料构成。执行蓝色波长的光的光电转换的有机光电转换膜可由包括例如香豆素类颜料(coumarine-based pigment)、三-8-羟基喹啉铝(tris-8-hydroxyquinolinealuminum(Alq3))以及部花青类颜料(melacyanine-based pigment)等的有机光电转换材料构成。
有机膜11A设置在下部透明电极(像素电极)11B与上部透明电极(对向电极)11C之间。下部透明电极11B相对于功能区域11内部的多个像素中的每者被分割。图2示出了对应于三个像素的下部透明电极11B。然而，自然地，可以视情况任意设定像素的数量。下部透明电极11B经由图中未示出的配线与结合垫13连接。通过选取第七实施例中的示例来说明下部透明电极11B与结合垫13之间的连接。上部透明电极11C是功能区域11内的所有的多个像素的公共电极。下部透明电极11B以及上部透明电极11C中的每者可以由诸如ITO(铟锡氧化物)之类的透明导电材料构成。
功能区域11设置在诸如硅(Si)基底之类的半导体基底21的主表面(光入射面)侧。在功能区域11的周边区域(侧边以及下侧)中，设置有均由氧化硅(SiO2)膜构成的绝缘膜22A、22B以及22C(以下统称绝缘膜22)。
芯片10的上表面(更具体地，功能区域11的上表面以及绝缘膜22的上表面)的整个区域被钝化膜30覆盖。钝化膜30具有用于防止水分和气体从芯片10的上表面侵入功能区域11的保护膜的功能，并且期望地，钝化膜30可由不能透过水分和氧气的材料膜构成。具体而言，钝化膜30期望地可由氮化硅膜、氮氧化硅膜或氧化铝膜构成。可选地，钝化膜30期望地可由通过层叠氮化硅膜、氮氧化硅膜或氧化铝膜而形成的层叠膜构成。
另一方面，通过切割来形成芯片10的四个端面10A，并且绝缘膜22等的切割面暴露于端面上。另外，在图1所示的开口14的侧面上也同样暴露了绝缘膜22的切割面。
相应地，固态摄像装置1具有围绕功能区域11的防护环40。更具体地，防护环40由不能透过水和氧气的材料膜构成。因此，在固态摄像装置1中，能够阻挡水分和气体从诸如芯片10的端面10A以及从结合垫13上的开口14的侧面等横向侵入的任何路径，并且能够防止水分与气体侵入到功能区域11。
期望地，防护环40的平面形状可以包括设置在围绕功能区域11且不包括开口14的区域处的第一防护环41。换言之，第一防护环41期望地可以布置在功能区域11的外侧以及开口14的内侧。这是因为当开口14被置于由第一防护环41所围绕的区域内时，可能形成从开口14的侧面到达功能区域11的水分与气体的侵入路径。更具体地，如图1所示，第一防护环41沿着功能区域11的可见外轮廓线布置成不包括开口14。注意，防护环40的平面形状并不限于图1所示的矩形，并且根据功能区域11与开口14的形状和布置，防护环40可以具有多种形式。防护环40的平面形状的可能示例可以包括多边形、圆形、椭圆形、诸如带有圆角的矩形等其他包括曲线的形状以及其他未定义的形状。
期望地，防护环40的剖面构造可以具有如下构造，在该构造中，在半导体基底21的主表面侧上，一层以上的金属层层叠在功能区域11周围。更具体地，例如，如图2所示，防护环40可以具有通过垂直层叠四层金属层(这四层金属层从半导体基底21起依次包括第一金属塞40A、第一金属线40B、第二金属塞40C以及第二金属线40D)而形成的构造。可以通过如下方式来形成这些金属层：利用诸如用于实现下部透明电极11B与半导体基底21之间的连接的塞(图中未示出)之类的原本就设置在固态摄像装置1上的已有金属配线层以及用于向下部透明电极11B和上部透明电极11C施加电压的配线(图中未示出)，并与已有金属配线层同样地在相同的层上使用相同的处理。
期望地，构成防护环40的每个金属层可以例如由铝、钨、钛、钼、钽或铜构成，或者由铝、钨、钛、钼、钽或铜的合金膜构成，或者由铝、钨、钛、钼、钽或铜的含硅金属膜或含氧金属膜构成。上述的含硅金属膜的示例可以包括含硅的铝(AlSi)、硅化钨(WSix)以及硅化钛(TiSix)。上述含氧金属膜的示例可以包括氧化铝(Al2O3)膜。
期望地，构成防护环40的最下部金属层(即，图2中的第一金属塞40A)可与半导体基底21相连接。这是因为能够必然地阻挡水分等的侵入。
期望地，钝化膜30可直接包覆在构成防护环40(即，图2中的第二金属线40D)的最上部金属层的正上方。这是因为当诸如绝缘膜22之类的氧化硅膜置于钝化膜30与防护环40之间时，可以经由此氧化硅膜形成水分等的侵入路径。
注意，如果防护环40由与有机膜11A位于相同的层上的至少一层构成(在有机膜11A旁边紧挨着)，那么能够防止水分和气体侵入有机膜11A。然而，如上所述，期望地，防护环40可具有通过层叠一层以上的金属层而成的构造。构成绝缘膜22的氧化硅膜易于使水分等从中透过，并且因此防护环40的层叠结构能够必然地抑制水分等经由绝缘膜22传播。此外，防护环40的层叠结构能够减小芯片10的上表面上的凹凸不平(unevenness)或水平差(level difference)，并且能够促进随后的制造过程(平坦化膜的形成以及片上透镜和滤色器的形成)。
例如，能够以下面的方式来制造固态摄像装置1。
首先，在半导体基底21上形成由上述材料制成的绝缘膜22A。在绝缘膜22A上设置开口，并且在上述开口内形成与防护环40的最下部层相对应的第一金属塞40A。同时，如果需要，可形成未在图中示出的金属塞或金属线。
接着，在绝缘膜22A上形成由上述材料制成的绝缘膜22B。在绝缘膜22B上设置有开口，并且在第一金属塞40A上堆叠与防护环40的第二层的相对应第一金属线40B。同时，如果需要，可形成未在图中示出的金属塞或金属线。
随后，在绝缘膜22B上形成由上述材料制成的下部透明电极11B。其后，在下部透明电极11B的间隙以及周边区域处形成由上述材料制成的绝缘膜22C。在绝缘膜22C上设置开口，并且在第一金属线40B上堆叠与防护环40的第三层相对应的第二金属塞40C。同时，如果需要，可形成未在图中示出的金属塞或金属线。
其后，在下部透明电极11B上形成有机膜11A以及上部透明电极11C。以这种方式，形成了具有下部透明电极11B、上部透明电极11C以及设置于两个电极中间的有机膜11A的功能区域11。
此外，在第二金属塞40C上堆叠与防护环40的最上层相对应的第二金属线40D。以这种方式，在功能区域11的周围形成了堆叠有四层金属层的防护环40。同时，如果需要，可形成未在图中示出的金属塞或金属线。
然后，在功能区域11的上表面以及绝缘膜22的上表面的整个区域上形成由上述材料制成的钝化膜30。此时，钝化膜30期望地可以包覆在构成防护环的最上部金属层(即，图2中的第二金属线40D)的正上方。
此外，在功能区域11周围形成未在图中示出的结合垫13。将开口14设置在半导体基底21或绝缘膜22上的均面向结合垫13的位置处，并且每个结合垫13在开口14的底部暴露。到现在为止所说明的这些步骤完成了图1和图2所示的固态摄像装置1。
在固态摄像装置1中，在光入射到有机膜11A中时，产生电荷。将预设的电压施加到下部透明电极11B与上部透明电极11C之间，并且在下部透明电极11B上通过由该电压产生的电场来收集信号电荷，信号电荷进一步被传输到未在图中示出的电荷输出部，并然后经由未在图中示出的多层式配线以及结合垫13被输出到芯片10的外部。
这里，以围绕具有有机膜11A的功能区域11的方式来设置防护环40。防护环40包括设置在围绕功能区域11但不包括开口14的区域处的第一防护环41。通过第一防护环41的使用，阻断了水分与气体从芯片10的端面10A以及结合垫13上的开口14的侧面经由绝缘膜22等可从横向到达功能区域11的侵入路径。因此，防护环40阻挡了任何可能从诸如芯片10的端面10A以及结合垫13上的开口14的侧面横向侵入的水分与气体，以抑制有机膜11A在特性上的劣化。
如上所述，在本发明的这个实施例中，具有有机膜11A的功能区域11被防护环40围绕，并由此能够抑制水分与气体从诸如芯片10的端面10A以及结合垫13上的开口14等的侧面横向侵入。
此外，以如下方式来构造防护环40，即，在功能区域11周围层叠一层以上的金属层(金属塞40A和40C以及金属线40B和40D)，并因此能够通过利用原本就设置在固态摄像装置1上的已有金属配线层来形成防护环40，并且能够容易地制造根据本发明的上述实施例的固态摄像装置1。
注意，在本发明的上述实施例中，作为防护环40的剖面构造，对如下情况进行了说明：使用两层的金属塞40A以及40C将两层的金属线40B和40D连接到半导体基底21。然而，自然地，构成防护环40的金属层的数目可以根据设置在固态摄像装置1上的金属配线层的数目改变。此外，并不一定必须使用所有的设置在固态摄像装置1上的金属塞和金属配线层来构造防护环40，并且能够使用任意配线层来构造防护环40。
2.第二实施例
图3示出了根据本发明的第二实施例的固态摄像装置的剖面构造。固态摄像装置1A在防护环40的剖面构造上不同于根据第一实施例的固态摄像装置1。更具体地，防护环40由埋入到凹槽23(其设置在绝缘膜22上)内的埋入层40E构成。通过以这种方式设置用作防护环40的埋入层40E，能够不受任何限制地设定埋入层40E的材料以及厚度。特别地，这对于仅通过由诸如ITO之类的不具有抑制水分和气体的渗透的功能的材料制成的透明电极层来形成配线层的情况可能更适合。
期望地，构成防护环40的埋入层40E可以由金属膜或氮化硅膜构成。此外，金属膜期望地可以例如由铝、钨、钛、钼、钽或铜构成，或者由铝、钨、钛、钼、钽或铜的合金膜构成，或者由铝、钨、钛、钼、钽或铜的含硅金属膜或含氧金属膜构成。上述含硅金属膜的示例可以包括含硅的铝(AlSi)、硅化钨(WSix)以及硅化钛(TiSix)。上述含氧金属膜的示例可以包括氧化铝(Al2O3)膜。
期望地，凹槽23可到达半导体基底21。原因在于，这能够必然地阻挡水分等的侵入。
期望地，钝化膜30可以直接地包覆在构成防护环40的埋入层40E的正上方。这是因为当诸如绝缘层22之类的氧化硅膜设置在钝化膜30与埋入层40E之间时，可以经由此氧化硅膜形成水分等的侵入路径。
例如，能够以下面的方式来制造固态摄像装置1A。
首先，在半导体基底21上形成均由上述材料制成的绝缘膜22A以及绝缘膜22B。同时，如果需要，可形成未在图中示出的金属塞或金属线。
随后，在绝缘膜22B上形成由上述材料制成的下部透明电极11B。其后，在下部透明电极11B的间隙及周边区域处形成由上述材料制成的绝缘膜22C。
其后，在下部透明电极11B上形成有机膜11A以及上部透明电极11C。以这种方式，形成了具有下部透明电极11B以及上部透明电极11C以及在这两个电极之间设置的有机膜11A的功能区域11。
在形成功能区域11之后，在包覆钝化膜30之前在绝缘膜22上设置凹槽23，并且将由上述材料制成的埋入层40E埋入到凹槽23的内部。以这种方式，在功能区域11周围形成了由埋入到凹槽23(其设置在绝缘膜22上)内部的埋入层40E构成的防护环40。
然后，在功能区域11的上表面以及绝缘层22的上表面的整个区域上形成由上述材料制成的钝化膜30。此时，钝化膜30期望地可以直接包覆在构成防护环40的埋入层40E的正上方。
此外，在功能区域11周围形成未在图中示出的结合垫13。将开口14设置在半导体基底21或绝缘膜22上的均面向结合垫13的位置处，并且在开口14的底部暴露每个结合垫13。到现在为止所说明的这些步骤完成了图1和图3所示的固态摄像装置1A。
固态摄像装置1A的操作以及功能与根据第一实施例的固态摄像装置1的那些操作以及功能相同。
如上所述，在本发明的这个实施例中，防护环40由埋入到凹槽23(其设置在绝缘膜22上)内部的埋入层40E构成，并由此除第一实施例的效果之外，还能够不受任何限制地设定埋入层40E的材料与厚度。特别地，这对于仅通过由诸如ITO之类的不具有抑制水分和气体的渗透的功能的材料制成的透明电极层来形成配线层的情况可能更适合。
3.第三实施例
图4示出了根据本发明的第三实施例的固态摄像装置的剖面构造。固态摄像装置1B在防护环40的剖面构造上不同于根据本发明的第一实施例的固态摄像装置1。更具体地，防护环40由包覆到凹槽23(其设置在绝缘膜22上)内部的钝化膜30构成。钝化膜30也充当防护环40的这种结构消除了使用用于形成防护环40的金属膜的必要性，并因此能够更加容易地形成防护环40。
如同第一实施例，钝化膜30由水分和氧气不会从中渗透的材料构成。更具体地，钝化膜30期望地由氮化硅膜、氮氧化硅膜或氧化铝膜构成。可选地，钝化膜30期望地由通过堆叠氮化硅膜、氮氧化硅膜或氧化铝膜而成的层叠膜构成。
期望地，凹槽23可以到达半导体基底21。原因在于，这能够必然地阻挡水分等的侵入。
如图4所示，钝化膜30可以沿着凹槽23的内表面形成。然而，钝化膜30期望地可以完全掩埋凹槽23。原因在于，这能够降低芯片10的上表面上的凹凸不平或水平差，并且能够促进随后的制造过程(平坦化膜的形成以及滤色器和片上透镜的形成)。
例如，能够以下面的方式来制造固态摄像装置1B。
首先，在半导体基底21上形成均由上述材料制成的绝缘膜22A与绝缘膜22B。同时，如果需要，可形成未在图中示出的金属塞或金属线。
随后，在绝缘膜22B上形成由上述材料制成的下部透明电极11B。其后，在下部透明电极11B的间隙和周边区域处形成由上述材料制成的绝缘膜22C。
其后，在下部透明电极11B上形成有机膜11A以及上部透明电极11C。以这种方式，形成了具有下部透明电极11B以及上部透明电极11C以及设置于这两个电极之间的有机膜11A的功能区域11。
在形成功能区域11之后，在包覆钝化膜30之前在绝缘膜22上设置凹槽23。然后，在功能区域11的上表面以及绝缘膜22的上表面之上的整个区域形成由上述材料制成的钝化膜30，并且钝化膜30埋入到凹槽23的内部。以这种方式，在功能区域11周围形成由埋入到凹槽23(其设置在绝缘膜22上)的内部的钝化膜30构成的防护环40。
此外，在功能区域11周围形成未在图中示出的结合垫13。将开口14设置在半导体基底21或绝缘膜22上的均面向结合垫13的位置处，并且在开口14的底部暴露每个结合垫13。到现在为止所说明的这些步骤完成了图1和图4所示的固态摄像装置1B。
固态摄像装置1B的操作与功能与根据第一实施例的固态摄像装置1的那些操作与功能相同。
如上所述，在本发明的这个实施例中，防护环40由埋入到凹槽233(其设置在绝缘膜22上)内部的钝化膜30构成，并由此除了第一实施例的效果之外，能够更加容易地形成防护环40。
4.第四实施例
图5示出了根据本发明的第四实施例的固态摄像装置的平面构造。固态摄像装置1C在防护环40的平面形状上不同于根据第一实施例的固态摄像装置1。更具体地，防护环40包括均围绕开口14的第二防护环42以及沿芯片10的外周的第三防护环43。具体而言，第二防护环42沿开口14的外轮廓线设置，并且一个第二防护环42围绕一个开口14。第三防护环43沿着芯片10的可见外轮廓线围绕功能区域11以及开口14的整个区域。因此，在本发明的这个实施例中，防护环40布置在远离功能区域11的位置，并因此，能够在功能区域11周围布置外围电路部而不受布局限制，而且能够实现抑制信号传输的延迟等的外围电路的最佳布局。
对于防护环40的剖面构造，能够采用任意的本发明上述第一、第二或第三实施例。
能够以与上述第一、第二或第三实施例相同方式根据防护环40的剖面构造来制造固态摄像装置1C。在本发明的这个实施例中，防护环40布置在远离功能区域11的位置，并因此，在功能区域11上，当在制造方法中的旋涂法(spin coating method)中形成将要充当滤色器或片上透镜的材料膜时，不太可能由于防护环40的水平差而引起的膜的凹凸不平等。因此，这能够抑制功能区域11端部中的滤色器或片上透镜在形状的凹凸不平。
在固态摄像装置1C中，在光入射到有机膜11A时，电荷产生。如同第一实施例，这种电荷在下部透明电极11B上被收集，并进一步被传输到未在图中示出的电荷输出部，然后经由未在图中示出的多层配线以及结合垫13被输出到芯片10的外部。
这里，防护环40包括均围绕开口14的多个第二防护环42以及沿芯片10的外周的第三防护环43。因此，如同第一实施例，第二防护环42以及第三防护环43阻挡了任何可能从诸如芯片10的端面10A以及结合垫13上的开口14的侧面横向侵入的水分与气体，以抑制有机膜11A的特性上的劣化。
如上所述，在本发明的这个实施例中，防护环40包括均围绕开口14的第二防护环42以及沿芯片10的外周的第三防护环43，并由此除第一实施例的效果之外，还能够实现抑制信号传输的延迟等的外围电路的最佳布局。
5.第五实施例
图6示出了根据本发明的第五实施例的固态摄像装置的平面构造。固态摄像装置1D在防护环40的平面形状方面组合了第一实施例和第四实施例。更具体地，防护环40包括设置在围绕功能区域11但不包括开口14的区域处的第一防护环41、均围绕开口14的第二防护环42以及沿芯片10的外周的第三防护环43。因此，在本发明的这个实施例中，通过第二防护环42和第三防护环43以及第一防护环41，以两个阶段阻挡了可能从芯片10的端面10A以及结合垫13上的开口14的侧面等到达功能区域11的水分与气体的侵入路径，并由此能够进一步改善固态摄像装置1D的可靠性。
对于防护环40的剖面构造，能够采取上述第一、第二、或第三实施例中的任一者。
能够以与上述第一、第二或第三实施例相同方式根据防护环40的剖面构造来制造固态摄像装置1D。
在固态摄像装置1D中，在光入射到有机膜11A时，电荷产生。如同第一实施例，这种电荷在下部透明电极11B上被收集，并进一步被传输到未在图中示出的电荷输出部，然后经由未在图中示出的多层配线以及结合垫13被输出到芯片10的外部。
这里，防护环40包括设置在围绕功能区域11但不包括开口14的区域处的第一防护环41、均围绕开口14的第二防护环42以及沿芯片10的外周的第三防护环43。因此，由第三防护环43以及第一防护环41以两个阶段阻挡了任何可能以从芯片10的端面10A的横向侵入的水分和气体。此外，由第二防护环42以及第一防护环41以两个阶段阻挡了任何可能从结合垫13上的开口14的侧面横向侵入的水分和气体。因此，这确保了抑制有机膜11A的特性上的劣化。
如上所述，在本发明的这个实施例中，防护环40包括设置在围绕功能区域11但不包括开口14的区域处的第一防护环41、均围绕开口14的第二防护环42以及沿芯片10的外周的第三防护环43，并由此除第一实施例的效果之外，还能够更加必然地抑制来自诸如芯片10的端面10A以及结合垫13上开口14的侧面等的水分与气体的横向侵入。
6.第六实施例
图7示出了根据本发明的第六实施例的固态摄像装置的平面构造。固态摄像装置1E在防护环40的平面形状上不同于根据第一实施例的固态摄像装置1。更具体地，如同第四实施例，防护环40包括均围绕开口14的第二防护环42以及沿芯片10的外周的第三防护环43。第二防护环42设置成跨越多个开口14。在本发明的这个实施例中，这降低了对防护环40妨碍结合垫13之间的距离(结合垫间距，bonding pad pitch)的减小的可能性的忧虑。因此，能够使结合垫间距更小以减小整个芯片10的大小，并且这有利于降低大小和成本。
对于防护环40的剖面构造，可以采用本发明的上述第一、第二、或第三实施例中的任一者。
可以以与上述第一、第二或第三实施例相同的方式用与根据防护环40的剖面构造来制造固态摄像装置1E。
固态摄像装置1E的操作、功能以及效果与根据第四实施例的固态摄像装置1C的那些操作、功能与效果相同。
注意，在本发明的这个实施例中，自然地，防护环40还可以包括设置在围绕功能区域11但不包括开口14的区域处的第一防护环41。
7.第七实施例
图8示出了根据本发明的第七实施例的固态摄像装置的剖面构造。本实施例涉及在设置防护环40的情况下下部透明电极11B与结合垫13之间的连接构造的示例，并且本实施例适用于所有的上述第一至第六实施例。注意，图8示出了防护环40具有与第一实施例中的平面形状(见图1)相似的平面形状并且具有与第二实施例中的剖面形状(见图3)相似的剖面形状的情况。然而，防护环40的平面形状也可以与第四至第六实施例中的任一者的平面形状相似，并且防护环40的剖面形状也可以与第一或第三实施例中的剖面形状相似。
更具体地，固态摄像装置1F在半导体基底21内具有电荷传送部(电荷传输部)51，并在半导体基底21的相反侧上具有多层配线52。电荷传送部50设置成从半导体基底21的主表面贯穿到相反侧，并且经由多层配线52将由有机膜11A光电转换的信号电荷或对应于信号电荷的电势传输到结合垫13。
具体而言，电荷传送部51的主表面侧上的端部经由金属塞24与下部透明电极11B连接。电荷传送部51在相反侧上的端部经由多层配线52连接到结合垫13。多层配线52从电荷传送部51侧起可以依次包括例如第一金属塞52A、金属线52B以及第二金属塞52C。多层配线52以及结合垫13由绝缘膜53A至53E绝缘，这些绝缘膜中的每者可以由例如氧化硅膜构成。注意，图8以抽象的形式示出电荷传送部51，并且电荷传送部51的结构并未具体限定。此外，堆叠的层数以及金属塞24与多层配线52的构造也并未具体限定。
在固态摄像装置1F中，由有机膜11A光电转换的信号电荷被收集在下部透明电极11B上，并且其后，设置在半导体基底21内部的电荷传送部51通过设置在半导体基底21的光入射面的相反侧上的第一金属塞52A、金属线52B以及第二金属塞52C将信号电荷传输到结合垫13以输出到外部。
注意，在本发明的这个实施例中，示出了将由有机膜11A光电转换的信号直接传输到结合垫13的构造。然而，可以采用在图像传感器中通常使用的信号输出方法，例如，在信号被从结合垫13取出时的时间点之前的过程中将电荷转换为电压的方法。
此外，图8示出了将结合垫13设置在半导体基底21的主表面(光反射面)的对面侧的情况。然而，结合垫13可以形成在半导体基底21的主表面侧。在这种情况下，还可以采用如下构造：信号电荷或信号电压被一次性地传输到布置在半导体基底21的相反侧的金属线，并随后通过使用在结合垫13下部设置成穿过半导体基底21的电荷传送部或电荷传输部将该信号电荷或信号电压连接到形成在半导体基底21的主表面上的结合垫13。
到目前为止，参照一些实施例说明了本发明。然而，本发明并不限于上述实施例，并且可以做出不同的变形。
例如，在上述第一实施例中，提供了将单个第一金属塞40A设置在半导体基底21与第一金属线40B之间的情况下的说明。然而，如图9所示，可选地可以提供两个第一金属塞40A。对于其他金属塞也是如此。
此外，在上述实施例中，提供了单独设置第一防护环41、第二防护环42以及第三防护环43的情况下的说明。然而，例如，如图10所示，可以提供两层的第一防护环41。对于第二防护环42和第三防护环43也同样如此。
此外，例如，在上述实施例中，提供了下部透明电极11B针对每个像素被分割并且上部透明电极11C是公共电极的情况下的说明。然而，也可以采用上部透明电极11C针对每个像素被分割并且下部透明电极11B是公共电极的结构。在这种情况下，光电转换的信号电荷在上部透明电极11C被收集以经由与上部透明电极11C相连接的电荷输出部(图中未示出)被输出到芯片10的外部。
另外，例如，在上述实施例中，通过具体说明解释了固态摄像装置1A至1F的构造。然而，不必要设置所有的组成部分，并且还可以设置任何其他的组成部分。
根据上述本发明的示例性实施例，至少能够实现以下构造。
(1)一种固态摄像装置，其包括：
功能区域，其设置有有机膜；以及
防护环，其围绕所述功能区域。
(2)根据(1)的固态摄像装置，其还包括：
结合垫，其设置在所述功能区域周围的外围区域处；以及
开口，其设置在面对着所述结合垫的位置处。
(3)根据(2)的固态摄像装置，其中，所述防护环包括第一防护环，所述第一防护环设置在围绕所述功能区域但不包括所述开口的区域处。
(4)根据(2)或(3)的固态摄像装置，其中，所述防护环包括：
第二防护环，其围绕所述开口；以及
第三防护环，其沿着芯片的外周。
(5)根据(4)的固态摄像装置，其中，所述第二防护环设置成跨越多个所述开口。
(6)根据(1)至(5)中任一项的固态摄像装置，其中，所述防护环由水分和氧气不能从中渗透的材料膜构成。
(7)根据(1)至(6)中任一项的固态摄像装置，其中，所述防护环具有在所述功能区域周围层叠有一层以上的金属层的构造。
(8)根据(7)的固态摄像装置，其中，所述金属层由铝、钨、钛、钼、钽或铜构成，或者由铝、钨、钛、钼、钽或铜的合金膜构成，或者由铝、钨、钛、钼、钽或铜的含硅金属膜或含氧金属膜构成。
(9)根据(7)或(8)的固态摄像装置，其还包括钝化膜，所述钝化膜直接包覆在构成所述防护环的最上层的金属层上。
(10)根据(1)至(6)中任意一项的固态摄像装置，其在所述功能区域的周围还包括绝缘膜，
其中，所述防护环由埋入到凹槽内部的埋入层构成，所述凹槽设置在所述绝缘膜上。
(11)根据(10)的固态摄像装置，其中，所述埋入层由金属膜或氮化硅膜构成。
(12)根据(11)的固态摄像装置，其中，所述金属膜由铝、钨、钛、钼、钽或铜构成，或者由铝、钨、钛、钼、钽或铜的合金膜构成，或者由铝、钨、钛、钼、钽或铜的含硅金属膜或含氧金属膜构成。
(13)根据(10)至(12)中任一项的固态摄像装置，其还包括钝化膜，所述钝化膜覆盖所述功能区域的上表面以及所述绝缘膜的上表面，
其中，所述钝化膜直接包覆在所述埋入层上。
(14)根据(1)至(6)中任一项的固态摄像装置，其还包括：
绝缘膜，其设置在所述功能区域的周围；以及
钝化膜，其覆盖所述功能区域的上表面以及所述绝缘膜的上表面，
其中，所述防护环由包覆在凹槽内部的所述钝化膜构成，所述凹槽设置在所述绝缘膜上。
(15)根据(9)、(13)以及(14)中任一项的固态摄像装置，其中，所述钝化膜由水分和氧气不从中渗透的材料膜构。
(16)根据(15)的固态摄像装置，其中，所述钝化膜由氮化硅膜、氮氧化硅膜或氧化铝膜构成，或者由通过堆叠氮化硅膜、氮氧化硅膜或氧化铝膜而成的层叠膜构成。
(17)根据(1)至(6)中任一项的固态摄像装置，其还包括：
半导体基底，在所述半导体基底的主表面侧上设置有所述功能区域；
电荷传送部，其设置在所述半导体基底的内部；以及
多层式配线，其设置在所述半导体基底的主表面的相反侧上并与所述结合垫相连接，
其中，所述电荷传送部经由所述多层式配线将由所述有机膜光电转换的信号电荷或对应于所述信号电荷的电势传输到所述结合垫。
(18)一种制造固态摄像装置的方法，该方法包括：
在半导体基底的主表面侧上形成设置有有机膜的功能区域；以及
通过在所述功能区域的周围层叠一层以上的金属层来形成围绕所述功能区域的防护环。
(19)一种制造固态摄像装置的方法，该方法包括：
在半导体基底的主表面侧上形成设置有有机膜的功能区域，并且在所述功能区域的周围形成绝缘膜；以及
通过在所述绝缘膜上设置凹槽并在所述凹槽内部形成由金属膜或氮化硅膜构成的埋入层，来形成围绕所述功能区域的防护环。
(20)一种制造固态摄像装置的方法，该方法包括：
在半导体基底的主表面侧上形成设置有有机膜的功能区域，并且在所述功能区域周围形成绝缘膜；以及
通过在所述绝缘膜上设置凹槽并在所述凹槽内部包覆钝化膜来形成围绕所述功能区域的防护环。
本申请要求于2011年12月12日提交的2011-271195号日本在先专利申请的权益，其全部内容通过引用的方式合并入本文。
本领域的技术人员应当理解，只要他们在所附的权利要求及其等同物的范围之内，根据设计需要和其他因素，可以出现不同的修改、合并、子合并以及改变。

Claims (20)

1.一种固态摄像装置，其包括：
功能区域，其设置有有机膜；以及
防护环，其围绕所述功能区域。
2.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其还包括：
结合垫，其设置在所述功能区域周围的外围区域处；以及
开口，其设置在面对着所述结合垫的位置处。
3.根据权利要求2所述的固态摄像装置，其中，所述防护环包括第一防护环，所述第一防护环设置在围绕所述功能区域但不包括所述开口的区域处。
4.根据权利要求2所述的固态摄像装置，其中，所述防护环包括：
第二防护环，其围绕所述开口；以及
第三防护环，其沿着芯片的外周。
5.根据权利要求4所述的固态摄像装置，其中，所述第二防护环设置成跨越多个所述开口。
6.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其中，所述防护环由水分和氧气不能从中渗透的材料膜构成。
7.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其中，所述防护环具有在所述功能区域周围层叠有一层以上的金属层的构造。
8.根据权利要求7所述的固态摄像装置，其中，所述金属层由铝、钨、钛、钼、钽或铜构成，或者由铝、钨、钛、钼、钽或铜的合金膜构成，或者由铝、钨、钛、钼、钽或铜的含硅金属膜或含氧金属膜构成。
9.根据权利要求7所述的固态摄像装置，其还包括钝化膜，所述钝化膜直接包覆在构成所述防护环的最上层的金属层上。
10.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其在所述功能区域的周围还包括绝缘膜，
其中，所述防护环由埋入到凹槽内部的埋入层构成，所述凹槽设置在所述绝缘膜上。
11.根据权利要求10所述的固态摄像装置，其中，所述埋入层由金属膜或氮化硅膜构成。
12.根据权利要求11所述的固态摄像装置，其中，所述金属膜由铝、钨、钛、钼、钽或铜构成，或者由铝、钨、钛、钼、钽或铜的合金膜构成，或者由铝、钨、钛、钼、钽或铜的含硅金属膜或含氧金属膜构成。
13.根据权利要求10所述的固态摄像装置，其还包括钝化膜，所述钝化膜覆盖所述功能区域的上表面以及所述绝缘膜的上表面，
其中，所述钝化膜直接包覆在所述埋入层上。
14.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其还包括：
绝缘膜，其设置在所述功能区域的周围；以及
钝化膜，其覆盖所述功能区域的上表面以及所述绝缘膜的上表面，
其中，所述防护环由包覆在凹槽内部的所述钝化膜构成，所述凹槽设置在所述绝缘膜上。
15.根据权利要求9所述的固态摄像装置，其中，所述钝化膜由水分和氧气不从中渗透的材料膜构成。
16.根据权利要求15所述的固态摄像装置，其中，所述钝化膜由氮化硅膜、氮氧化硅膜或氧化铝膜构成，或者由通过堆叠氮化硅膜、氮氧化硅膜或氧化铝膜而成的层叠膜构成。
17.根据权利要求1所述的固态摄像装置，其还包括：
半导体基底，在所述半导体基底的主表面侧上设置有所述功能区域；
电荷传送部，其设置在所述半导体基底的内部；以及
多层式配线，其设置在所述半导体基底的主表面的相反侧上并与所述结合垫相连接，
其中，所述电荷传送部经由所述多层式配线将由所述有机膜光电转换的信号电荷或对应于所述信号电荷的电势传输到所述结合垫。
18.一种制造固态摄像装置的方法，所述方法包括：
在半导体基底的主表面侧上形成设置有有机膜的功能区域；以及
通过在所述功能区域的周围层叠一层以上的金属层来形成围绕所述功能区域的防护环。
19.一种制造固态摄像装置的方法，所述方法包括：
在半导体基底的主表面侧上形成设置有有机膜的功能区域，并且在所述功能区域的周围形成绝缘膜；以及
通过在所述绝缘膜上设置凹槽并在所述凹槽内部形成由金属膜或氮化硅膜构成的埋入层，来形成围绕所述功能区域的防护环。
20.一种制造固态摄像装置的方法，所述方法包括：
在半导体基底的主表面侧上形成设置有有机膜的功能区域，并且在所述功能区域周围形成绝缘膜；以及
通过在所述绝缘膜上设置凹槽并在所述凹槽内部包覆钝化膜来形成围绕所述功能区域的防护环。
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